ftok()函數(shù)深度解析

XeonGate 2019-10-21

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https://blog.csdn.net/u013485792/article/details/50764224

關(guān)于ftok函數(shù)，先不去了解它的作用來先說說為什么要用它，共享內(nèi)存，消息隊列，信號量它們?nèi)齻€都是找一個中間介質(zhì)，來進(jìn)行通信的，這種介質(zhì)多的是。就是怎么區(qū)分出來，就像唯一一個身份證來區(qū)分人一樣。你隨便來一個就行，就是因為這。只要唯一就行，就想起來了文件的設(shè)備編號和節(jié)點，它是唯一的，但是直接用它來作識別好像不太好，不過可以用它來產(chǎn)生一個號。ftok()就出場了。ftok函數(shù)具體形式如下：

key_t ftok(const char *pathname, int proj_id);

其中參數(shù)fname是指定的文件名，這個文件必須是存在的而且可以訪問的。id是子序號，它是一個8bit的整數(shù)。即范圍是0~255。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行成功，則會返回key_t鍵值，否則返回-1。在一般的UNIX中，通常是將文件的索引節(jié)點取出，然后在前面加上子序號就得到key_t的值。

有關(guān)該函數(shù)的三個常見問題：

1.pathname是目錄還是文件的具體路徑，是否可以隨便設(shè)置

2.pathname指定的目錄或文件的權(quán)限是否有要求

3.proj_id是否可以隨便設(shè)定，有什么限制條件

解答：

1、ftok根據(jù)路徑名，提取文件信息，再根據(jù)這些文件信息及project ID合成key，該路徑可以隨便設(shè)置。

2、該路徑是必須存在的，ftok只是根據(jù)文件inode在系統(tǒng)內(nèi)的唯一性來取一個數(shù)值，和文件的權(quán)限無關(guān)。

3、proj_id是可以根據(jù)自己的約定，隨意設(shè)置。這個數(shù)字,有的稱之為project ID; 在UNIX系統(tǒng)上,它的取值是1到255;

簡單驗證：

用到的代碼,文件wxyuan.c：

    #include <stdio.h>  
    #include <sys/sem.h>  
    #include <stdlib.h>  
    int main()  
    {  
        key_t semkey;  
        if((semkey = ftok("./test", 1))<0)  
        {  
            printf("ftok failed\n");  
            exit(EXIT_FAILURE);  
        }     
        printf("ftok ok ,semkey = %d\n", semkey);  
        return 0;  
    }

關(guān)于ftok()函數(shù)的一個陷阱

在使用ftok()函數(shù)時，里面有兩個參數(shù)，即fname和id，fname為指定的文件名，而id為子序列號，這個函數(shù)的返回值就是key，它與指定的文件的索引節(jié)點號和子序列號id有關(guān)，這樣就會給我們一個誤解，即只要文件的路徑，名稱和子序列號不變，那么得到的key值永遠(yuǎn)就不會變。

事實上，這種認(rèn)識是錯誤的，想想一下，假如存在這樣一種情況：在訪問同一共享內(nèi)存的多個進(jìn)程先后調(diào)用ftok()時間段中，如果fname指向的文件或者目錄被刪除而且又重新創(chuàng)建，那么文件系統(tǒng)會賦予這個同名文件新的i節(jié)點信息，于是這些進(jìn)程調(diào)用的ftok()都能正常返回，但鍵值key卻不一定相同了。由此可能造成的后果是，原本這些進(jìn)程意圖訪問一個相同的共享內(nèi)存對象，然而由于它們各自得到的鍵值不同，實際上進(jìn)程指向的共享內(nèi)存不再一致；如果這些共享內(nèi)存都得到創(chuàng)建，則在整個應(yīng)用運行的過程中表面上不會報出任何錯誤，然而通過一個共享內(nèi)存對象進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪? 的將無法實現(xiàn)。

這是一個很重要的問題，希望能謹(jǐn)記！?。?/p>

所以要確保key值不變，要么確保ftok()的文件不被刪除，要么不用ftok()，指定一個固定的key值。

Ubuntu下，ftok()產(chǎn)生鍵值的原理：

#include <stdio.h>       
#include <stdlib.h>  
#include <sys/stat.h>
int main()
{
        char    filename[50];
        struct stat     buf;
        int     ret;
        strcpy( filename, "/home/satellite/" );
        ret = stat( filename, &buf );
        if( ret )
        {
                printf( "stat error\n" );
                return -1;
        }
        printf( "the file info: ftok( filename, 0x27 ) = %x, st_ino = %x, st_dev= %x\n", ftok( filename, 0x27 ), buf.st_ino, buf.st_dev );
        return 0;
}

執(zhí)行該源碼：

satellite@ubuntu:~/test$ ./wxyuan
the file info: ftok( filename, 0x27 ) = 27012eef, st_ino = e2eef, st_dev= 801

通過執(zhí)行結(jié)果可看出，ftok獲取的鍵值是由ftok()函數(shù)的第二個參數(shù)的后8個bit，st_dev的后兩位，st_ino的后四位構(gòu)成的。

有關(guān)st_dev和st_ino的定義如下：

函數(shù)：int stat( const char *file_name, struct stat *buf )
函數(shù)說明：通過文件名filename，獲取文件信息，并保存在buf所指的結(jié)構(gòu)體stat中。
返回值：成功執(zhí)行返回0，失敗返回-1，錯誤代碼存于errno
struct stat結(jié)構(gòu)體的定義如下：
/usr/include/asm/stat.h
struct stat {
       unsigned long  st_dev;//文件的設(shè)備編號
       unsigned long  st_ino;//節(jié)點
       unsigned short st_mode; //文件的類型和存取的權(quán)限
       unsigned short st_nlink;//連到該文件的硬連接數(shù)目，剛建立的文件值為1
       unsigned short st_uid; //用戶ID
       unsigned short st_gid; //組ID
       unsigned long st_rdev; 
       unsigned long  st_size;
       unsigned long st_blksize;
       unsigned long  st_blocks;
       unsigned long  st_atime;
       unsigned long st_atime_nsec;
       unsigned long  st_mtime;
       unsigned long st_mtime_nsec;
       unsigned long  st_ctime;
       unsigned long st_ctime_nsec;
       unsigned long  __unused4;
       unsigned long  __unused5;
};